五則中國古代趣味物理實驗：“銅甕雷鳴”

1、.五那么中國古代興趣物理實驗：“銅甕雷鳴一：“銅甕雷鳴實驗西漢劉安前179前122在?淮南萬畢術?中云：“銅甕雷鳴。其注日：“取沸湯置甕中，堅塞之，內于井中，那么作雷鳴，聞數(shù)十里。意思是：把開水倒進銅甕里但勿倒?jié)M，將銅甕密封后丟入井中，聲似雷鳴，數(shù)十里也能聽到。銅甕怎能“雷鳴?原因可能有兩種：第一，銅甕在下沉過程中，甕內水面之上蒸氣遇冷降溫凝結，壓強減低，水的沸點隨之降低，水再次沸騰作響;第二，假設甕壁極薄，當甕內壓強降低時，受大氣壓加水壓的作用，銅甕向內破裂，造成爆炸，聲似雷鳴。上述兩種現(xiàn)象，都是通過空氣冷凝的方法到達做功的目的。現(xiàn)中學用鐵皮盒替代銅甕演示上述第2種現(xiàn)象，實驗時因條件限制不在

2、水中而在空氣中進展。假設演示上述第1種現(xiàn)象，那么是將燒瓶內水燒開后稍冷卻，再在瓶外澆冷水降溫減壓來實現(xiàn)。二：“虛管懸液實驗唐代王冰注解?黃帝內經素問?時指出：“虛管溉滿，捻上懸之，水固不泄，為無升氣而不能降也。意思是：用手指捏住空管的一端，將管中灌滿水后倒過來，水不會從管中流出。因為外面的空氣不能進入管中，所以管里的水不會流出來。這就是“虛管懸液實驗，它證明了大氣壓強的存在。當管中充滿水后，空氣不能進入管中。將管倒過來，管內壓強為水壓，其值通常小于管外的大氣壓強，故水“懸在管中。這個實驗是從“瓶子倒水實驗演繹過來的。早在南北朝的?關尹子?一書就已指出：“瓶有二竅，水實之那么倒瀉，開一那么水不下

3、，蓋不升那么水不降。意思是：在密封的瓶上開兩個小孔，瓶中灌滿水，水就會從瓶中倒出。假設只在瓶中開一個小孔，水是倒不出來的。因為此時空氣不能在瓶中對流。很顯然，上下兩端開口的瓶子，下口上面壓強為一個大氣壓加水壓，下面壓強是一個大氣壓，這種情況下水會從下口流光。但將瓶的上口封住時，水向下滴落一點點后，瓶內氣體體積增大，壓強減小，當瓶內氣壓減小量與瓶中水柱產生的壓強相等時有時只要水的下外表向外凸出一點點就行，水就不會流出來了。該實驗，常有老師在講到大氣壓作用時，用“試管履行來演示。三：“瓶子喝水實驗宋代俞琰12581314所寫的?席上腐談?一書：“劇燒片紙納空瓶，急覆于銀盆水中，水皆涌入瓶，而銀瓶鏗

4、然有聲，蓋火氣使之然也。又依法放入壯夫腹上，挈之不墜。這段話的意思是：將劇烈燃燒著的紙片放入空瓶里，迅速把瓶倒扣在裝有水的銀盆中，水就會涌進瓶里，并且鏗然有聲。因為紙片的燃燒使瓶中空氣減少，待瓶內空氣冷卻后壓強降低的緣故。按這種方法把瓶扣在人腹上，瓶子會吸住腹肌而不墜落。很明顯，紙在瓶中燃燒，瓶內空氣膨脹，空氣從瓶中“跑掉一部分。把瓶扣在水中，氧氣燃盡，火焰也就熄滅，此時瓶內溫度降低，壓強減小，瓶外空氣壓迫盆里的水涌入瓶中。記載中盡管沒有說明這是大氣壓作用的緣故，但能指出“蓋火氣使之然，這在當時已是了不起的事情。古代記載大氣作功的實驗有許多，還在先秦時期，我國就用“角法今“拔罐療法治病了，可見

5、“瓶子喝水實驗并不“年青。當今人們選擇泡菜壇子，先在壇外溝槽中倒水，然后把燃燒的紙片丟進壇中，蓋上壇蓋，看溝槽中水是否被吸入蓋內或壇腹，以此判別壇子是否漏氣。其檢測原理就是“瓶子喝水的實驗原理。四：“紙人共振實驗北宋科學家沈括10311095在?夢溪筆談?中指出：“欲知其應者，先調諸弦令聲和，乃剪紙人加弦上，鼓其應弦，那么紙人躍，他弦即不動。沈括的意思是：要想知道某一根弦的應弦，可以先把各條弦的音依五音聲階調準，然后剪紙人放在這根弦上。這樣一彈它的應弦，紙人就會跳動，彈其他弦，紙人那么不動。這就是著名的“紙人共振實驗。所謂共振，是指一個物體振動的時候，另一個物體也隨著振動的現(xiàn)象。發(fā)生共振的兩個

6、物體，它們的固有頻率一定一樣或成簡單的整數(shù)比。如彈動“哆弦，別的“哆弦也動，彈動“咪弦，別的“咪弦也動。其實，早在沈括以前，已經有人做過“瑟弦相應實驗，戰(zhàn)國時莊子前365前286在他的著作中就提到一個叫魯遽的人：“為之調瑟，廢置于一堂，廢于一室，鼓官宮動，鼓角角動，音律同矣。只不過“紙人共振實驗更為直觀和有趣罷了。五：“循煙燃燭實驗姜岌在?續(xù)古文苑?一書中介紹了一個有趣的實驗：“今燃一燭在上，一燭在下，滅下燭使煙相當，那么上燭之炎，循煙而下，燃下燭矣。此類相從也。意思是：如今讓我們點燃兩支蠟燭，一支放在上面，一支放在下面，將下燭的火焰吹滅，使它產生的煙霧即蠟燭燃燒時產生的蠟蒸氣正好對著上燭的火焰。此時，上燭的火焰